(57)【要約】  アルデヒド類等の有害物質を効果的に分解する有害物質分解用炭素触媒、有害物質分解材及び有害物質分解方法を提供する。  本発明に係る有害物質分解用炭素触媒は、有害物質を分解する触媒活性を有する炭素触媒である。前記有害物質は、例えば、アルデヒド類等の揮発性有機化合物や、硫黄化合物等の悪臭物質である。本発明に係る有害物質分解方法は、前記有害物質分解用炭素触媒又は前記有害物質分解用炭素触媒を含む有害物質分解材を使用して、有害物質を分解する方法である。
2011065125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質を分解する触媒活性を有する
ことを特徴とする有害物質分解用炭素触媒。
【請求項２】
前記有害物質は、悪臭物質である
ことを特徴とする請求項１に記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項３】
前記有害物質は、揮発性有機化合物である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項４】
前記揮発性有機化合物は、アルデヒド類及びその酸化物である
ことを特徴とする請求項３に記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項５】
前記悪臭物質は、硫黄化合物である
ことを特徴とする請求項２に記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項６】
有機物と金属とを含有する原料の炭素化により得られた
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項７】
前記原料は、さらに炭素材料を含有する
ことを特徴とする請求項６に記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項８】
前記金属は、遷移金属である
ことを特徴とする請求項６又は７に記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の有害物質分解用炭素触媒を含む
ことを特徴とする有害物質分解材。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の有害物質分解用炭素触媒又は請求項９に記載の有害物質分解材を使用して、有害物質を分解する
ことを特徴とする有害物質分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害物質分解用炭素触媒、有害物質分解材及び有害物質分解方法に関し、特に、アルデヒド等の有害物質を分解する炭素触媒に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルデヒドを除去する方法としては、白金等の貴金属触媒を使用する方法、賦活処理によって比表面積を増大させた活性炭を使用する方法、光触媒を使用する方法があった。具体的に、例えば、特許文献１には、白金を担持した活性炭を使用してアルデヒド類を分解除去する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５５４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、白金等の貴金属は高価であり、埋蔵量による制限を受けるため、貴金属触媒は汎用的な触媒としては必ずしも好ましくない。比表面積の大きな活性炭を使用する場合には、賦活処理が必要であるため操作が煩雑とならざるを得ない。また、活性炭はアルデヒド類を吸着により除去するため、当該活性炭を繰り返し使用する場合には、当該活性炭を再生する処理が必要となる。光触媒は、光源のない環境では機能しないという制限がある。【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、アルデヒド類等の有害物質を効果的に分解する有害物質分解用炭素触媒、有害物質分解材及び有害物質分解方法を提供することをその目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る有害物質分解用炭素触媒は、有害物質を分解する触媒活性を有することを特徴とする。本発明によれば、アルデヒド類等の有害物質を効果的に分解する有害物質分解用炭素触媒を提供することができる。【０００７】
また、前記有害物質は、悪臭物質であることとしてもよい。また、前記有害物質は、揮発性有機化合物であることとしてもよい。具体的に、前記揮発性有機化合物は、アルデヒド類及びその酸化物であることとしてもよい。また、前記悪臭物質は、硫黄化合物であることとしてもよい。【０００８】
また、前記有害物質分解用炭素触媒は、有機物と金属とを含有する原料の炭素化を経て得られた炭素触媒であることとしてもよい。この場合、前記原料は、さらに炭素材料を含有することとしてもよい。さらに、これらの場合、前記金属は、遷移金属であることとしてもよい。【０００９】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る有害物質分解材は、前記いずれかの有害物質分解用炭素触媒を含むことを特徴とする。本発明によれば、アルデヒド類等の有害物質を効果的に分解する有害物質分解材を提供することができる。【００１０】
上記課題を解決するための本発明の一実施形態に係る有害物質分解方法は、前記いずれかの有害物質分解用炭素触媒又は前記有害物質分解材を使用して、有害物質を分解することを特徴とする。本発明によれば、アルデヒド類等の有害物質を効果的に分解する有害物質分解方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アルデヒド類等の有害物質を効果的に分解する有害物質分解用炭素触媒、有害物質分解材及び有害物質分解方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態におけるアルデヒド分解試験の結果の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるアルデヒド分解繰り返し試験の結果の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態における遮光下でのアルデヒド分解試験の結果の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態における硫黄化合物分解試験の結果の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるホルマリン分解試験の結果の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明は本実施形態で示す例に限られない。
【００１４】
本実施形態に係る有害物質分解用炭素触媒（以下、「本触媒」という。）は、有害物質を分解する触媒活性を有する炭素触媒である。すなわち、本触媒は炭素化材料から構成され、当該炭素化材料は、それ自身が有害物質を分解する触媒活性を示す。本触媒により分解される有害物質は、気体であってもよいし、水その他の溶媒中に溶解されていてもよい。
【００１５】
本触媒により分解される有害物質としては、例えば、悪臭物質が挙げられる。悪臭物質としては、例えば、腐卵臭を生じる硫黄化合物、体臭や排泄物臭を生じるアミン類、カルボン酸類及びアルデヒド類、醗酵した臭いを生じるアルコール類、塗料等に含まれるケトン類、エステル類及び芳香族炭化水素類が挙げられる。具体的に、悪臭物質としては、例えば、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン等の硫黄化合物、アンモニア、トリメチルアミン等のアミン類、プロピオン酸、ノルマル酪酸、ノルマル吉草酸、イソ吉草酸等のカルボン酸類、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ノルマルブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ノルマルバレルアルデヒド、イソバレルアルデヒド等のアルデヒド類、イソブタノール等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類、トルエン、スチレン、キシレン等の芳香族炭化水素類、オゾンからなる群より選択される１種又は２種以上が挙げられる。
【００１６】
また、本触媒により分解される有害物質としては、例えば、揮発性有機化合物（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ：ＶＯＣ）が挙げられる。ＶＯＣとしては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ノネナール、アクロレイン等のアルデヒド類、ギ酸、酢酸、イソ吉草酸、酪酸、（メタ）アクリル酸等のカルボン酸類、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ブチルエチルケトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、蟻酸メチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フェノブカルブ等のエステル類、トルエン、キシレン、フェノール、スチレン、ベンゼン、エチルベンゼン、安息香酸、リモネン、クメン等の芳香族炭化水素類、メタン、エタン、プロパン、ヘキサン、ペンタン、テトラデカン、シクロへキサン、シクロペンタノン、エチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類、インドール等の複素環類、アンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、ピリジン、シクロヘキシルアミン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のアミン類、クロルピリホス、ダイアジノン等のリン化合物類、四塩化炭素、クロロメタン、クロロホルム、クロロエチレン、パラジクロロベンゼン等の塩素化合物類からなる群より選択される１種又は２種以上が挙げられる。
【００１７】
すなわち、本触媒は、例えば、アルデヒド類及びその酸化物を分解する触媒活性を有する炭素触媒である。より具体的に、本触媒は、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ギ酸及び酢酸からなる群より選択される１種又は２種以上を分解する触媒活性を有する炭素触媒である。
【００１８】
また、本触媒は、例えば、硫黄化合物を分解する触媒活性を有する炭素触媒である。より具体的に、本触媒は、例えば、硫化水素、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチルからなる群より選択される１種又は２種以上を分解する触媒活性を有する炭素触媒である。
【００１９】
なお、本触媒は、アルデヒド類等の有害物質を実質的に吸着しない炭素触媒とすることもできる。すなわち、本触媒は、アルデヒド等の有害物質を吸着して除去するものではなく、分解して浄化するものである。本触媒は、例えば、アルデヒド類等の有害物質を分解する触媒活性を有し、当該アルデヒド類等の有害物質を実質的に吸着しない炭素触媒である。このような本触媒は、アルデヒド等の有害物質を分解する触媒活性を有するため、吸着による破過がなく、吸着した物質を再放出するといった問題を起こさない。
【００２０】
また、本触媒は、比較的低い温度の環境下においても有害物質を分解することができる。すなわち、本触媒は、例えば、０℃以上でアルデヒド類等の有害物質を分解することができる。より具体的に、本触媒が有害物質を分解する温度は、例えば、０℃以上、３００℃以下とすることができ、０℃以上、１００℃以下とすることができ、０℃以上、４０℃以下とすることもできる。
【００２１】
本触媒は、有機物と金属とを含有する原料の炭素化により得られた炭素触媒とすることができる。この有機物は、炭素化できるもの（炭素源として使用できるもの）であれば特に限られず、任意の１種又は２種以上を使用することができる。
【００２２】
すなわち、有機物としては、例えば、高分子量の有機化合物（例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の樹脂）及び低分子量の有機化合物の一方又は両方を使用することができる。また、例えば、植物廃材等のバイオマスを使用することもできる。
【００２３】
有機物としては、例えば、窒素を含有する有機物を好ましく使用することができる。窒素を含有する有機物は、その分子内に窒素原子を含む有機化合物を含有するものであれば特に限られず、任意の１種又は２種以上を使用することができる。
【００２４】
有機物としては、例えば、金属に配位可能な配位子を好ましく使用することができる。すなわち、この場合、その分子内に１又は複数個の配位原子を含む有機化合物を使用する。より具体的に、例えば、配位原子として、その分子内に窒素原子、リン原子、酸素原子、硫黄原子からなる群より選択される１種又は２種以上を含む有機化合物を使用することができる。また、例えば、配位基として、その分子内にアミノ基、フォスフィノ基、カルボキシル基、チオール基からなる群より選択される１種又は２種以上を含む有機化合物を使用することもできる。
【００２５】
具体的に、有機化合物としては、例えば、ピロール、ビニルピリジン、イミダゾール、２−メチルイミダゾ−ル、アニリン、ポリスルフォン、ポリアミノビスマレイミド、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリベンゾイミダゾ−ル、ポリアミド、ポリエ−テル、ポリエ−テルエ−テルケトン、セルロ−ス、リグニン、キチン、キトサン、絹、毛、ポリアミノ酸、核酸、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ヒドラジン、ヒドラジド、尿素、アイオノマー、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリメタクリル酸、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアクリルニトリルからなる群より選択される１種又は２種以上を使用することができる。
【００２６】
また、廃材等のバイオマスとしては、例えば、コーヒー出し殻、お茶出し殻、ビール絞り粕、米ぬか等の食品産業廃棄物、林地残材、建築廃材等の木質系廃材、下水汚泥等の生活系廃材からなる群より選択される１種又は２種以上を使用することができる。
【００２７】
有機物は、例えば、本触媒の活性を向上させる成分として、ホウ素、リン、酸素、硫黄からなる群より選択される１種又は２種以上をさらに含有することもできる。
【００２８】
原料に含まれる金属は、本触媒の活性を阻害しないものであれば特に限られず、任意の１種又は２種以上を使用することができる。この金属は、例えば、周期表の３族〜１６族からなる群より選択される１種又は２種以上とすることができる。すなわち、周期表の３Ａ族（３族）元素、４Ａ族（４族）元素、５Ａ族（５族）元素、６Ａ族（６族）元素、７Ａ族（７族）元素、８族（８族、９族及び１０族）元素、１Ｂ族（１１族）元素、２Ｂ族（１２族）元素、３Ｂ族（１３族）元素、４Ｂ族（１４族）元素、５Ｂ族（１５族）元素及び６Ｂ族（１６族）元素からなる群より選択される１種又は２種以上を使用することができる。
【００２９】
金属としては、例えば、遷移金属（周期表の３族から１２族）を好ましく使用することができる。さらに、遷移金属としては、周期表の３族から１２族の第４周期に属する金属を好ましく用いることができる。
【００３０】
具体的には、例えば、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、ランタノイド（セリウム（Ｃｅ）等）及びアクチノイドからなる群より選択される１種又は２種以上を好ましく使用することができ、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅からなる群より選択される１種又は２種以上をより好ましく使用することができる。
【００３１】
金属は、当該金属の単体又は当該金属の化合物として使用することができる。金属化合物としては、例えば、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属硫化物、金属炭素化物、金属錯体を使用することができ、金属塩、金属酸化物、金属硫化物、金属錯体を好ましく使用することができる。なお、上述の有機化合物として配位子を使用する場合には、原料中において金属錯体が形成されることとなる。
【００３２】
また、上述した本触媒の原料は、さらに炭素材料を含有することもできる。すなわち、この場合、本触媒は、有機物と金属と炭素材料とを含有する原料の炭素化により得られた炭素触媒となる。
【００３３】
原料に含まれる炭素材料は、その全体又は一部が炭素化された材料であれば特に限られず、任意の１種又は２種以上を使用することができる。すなわち、この炭素材料としては、例えば、有機化合物や廃材等のバイオマスを所定の温度で炭素化した、それ自体では触媒活性を有しない炭素材料や、天然鉱物を使用することができる。
【００３４】
具体的に、例えば、褐炭、泥炭、豆炭、黒鉛、コークス、活性炭、カ−ボンブラック、カ−ボンナノチュ−ブ、カ−ボンナノホ−ン、カ−ボンファイバ−、カ−ボンフィブリルからなる群より選択される１種又は２種以上を使用することができる。
【００３５】
原料の炭素化は、上述のような有機物と金属とを少なくとも含有する原料を加熱して、当該原料を炭素化できる所定温度（炭素化温度）で保持することにより行う。炭素化温度は、原料を炭素化できる温度であれば特に限られず、例えば、３００℃以上とすることができる。より具体的に、炭素化温度は、例えば、３００℃以上、１５００℃以下とすることができ、好ましくは４００℃以上、１２００℃以下とすることができ、より好ましくは５００℃以上、１１００℃以下とすることができる。
【００３６】
原料を炭素化温度まで加熱する際の昇温速度は、特に限られず、例えば、０．５℃／分以上、３００℃／分以下とすることができる。原料を炭素化温度で保持する時間（炭素化時間）は、原料を炭素化できる時間であれば特に限られず、例えば、５分以上とすることができる。より具体的に、炭素化時間は、例えば、５分以上、２４０分以下とすることができ、好ましくは２０分以上、１８０分以下とすることができる。また、炭素化は、窒素等の不活性ガス下（例えば、不活性ガスの流通下）で行うことが好ましい。
【００３７】
本触媒は、このような原料の炭素化により生成された炭素化材料として得ることができる。また、本触媒は、この炭素化材料を粉砕したものとすることもできる。炭素化材料を粉砕する方法は、特に限られず、例えば、ボールミルやビーズミル等の粉砕装置を使用することができる。粉砕後の本触媒の平均粒径は、例えば、１０００μｍ以下とすることができ、好ましくは１５０μｍ以下とすることができ、より好ましくは４５μｍ以下とすることができる。
【００３８】
本触媒は、原料の炭素化により得られた炭素化材料に窒素原子を導入（ドープ）したものとすることもできる。窒素原子を導入する方法としては、例えば、アンモオキシデーション法やＣＶＤ法等の気相ドープ法、液相ドープ法又は気相−液相ドープ法を使用することができる。具体的に、例えば、アンモニア、メラミン、アセトニトリル等の窒素源を炭素化材料と混合し、得られた混合物を窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気下で５５０℃以上、１２００℃以下の温度で、５分以上、１８０分以下の時間保持することにより、当該炭素化材料の表面に窒素原子を導入することができる。また、得られた炭素化材料に、水蒸気賦活、二酸化炭素賦活、リン酸賦活、アルカリ賦活、水素賦活、アンモニア賦活、酸化窒素による賦活、電解賦活等の賦活処理及び／又は硝酸酸化、混酸酸化、過酸化水素酸化等の液相酸化を施すこともできる。
【００３９】
本触媒は、有機物と金属とを含有する原料の炭素化材料に金属除去処理を施して得られた炭素触媒とすることもできる。すなわち、この場合、本触媒は、有機物と金属とを含有する原料を炭素化することにより得られた炭素化材料に金属除去処理を施すことにより得られる。
【００４０】
金属除去処理は、原料の炭素化により得られた炭素化材料に含まれる金属を除去する処理である。金属除去処理は、炭素化材料に含まれる金属を除去し、又は当該金属の量を低減できる処理であれば特に限られず、例えば、酸による洗浄処理、電解処理、電気透析等を実施することができる。
【００４１】
酸処理に使用する酸は、金属除去処理の効果が得られるものであれば特に限られず、任意の１種又は２種以上を使用することができる。すなわち、例えば、塩酸（例えば、濃塩酸）、硝酸（例えば、濃硝酸）及び硫酸（例えば、濃硫酸）からなる群より選択される１種又は２種以上を使用することができる。２種以上の酸を使用する場合には、例えば、濃塩酸と濃硝酸とを所定の体積比で混合して調製された混酸（例えば、王水）や、濃硝酸と濃硫酸とを所定の体積比で混合して調製された混酸を使用することができる。
【００４２】
酸処理の方法は、例えば、酸を含有する溶液中に炭素化材料を浸漬して保持する方法を使用することができる。この場合、煮沸した酸溶液中で炭素化材料を保持することもできる。
【００４３】
本触媒は、有機物と金属とを含有する原料の炭素化材料に金属除去処理及び熱処理を施して得られた炭素触媒とすることもできる。また、本触媒は、有機物と金属とを含有する原料の炭素化材料に酸処理及び熱処理を施して得られた炭素触媒とすることもできる。すなわち、これらの場合、本触媒は、有機物と金属とを含有する原料を炭素化することにより得られた炭素化材料に、上述の金属除去処理（例えば、酸処理）を施し、さらに熱処理を施すことにより得られる。
【００４４】
この熱処理は、上述のように金属除去処理が施された炭素化材料を所定の温度（熱処理温度）で保持することにより行う。熱処理温度は、例えば、３００℃以上とすることができ、４００℃以上とすることもできる。より具体的に、熱処理温度は、例えば、３００℃以上、１５００℃以下とすることができ、好ましくは４００℃以上、１４００℃以下とすることができ、より好ましくは５００℃以上、１３００℃以下とすることができる。
【００４５】
熱処理温度は、上述の炭素化温度と同一の温度とすることができ、異なる温度とすることもできる。すなわち、熱処理温度は、例えば、炭素化温度以下の温度とすることができ、当該炭素化温度より低い温度とすることもできる。また、熱処理温度は、炭素化温度より高い温度とすることもできる。
【００４６】
具体的に、例えば、炭素化温度が４００℃以上、１１００℃以下であった場合には、熱処理温度は３００℃以上、１０００℃以下であって且つ当該炭素化温度以下又は当該炭素化温度より低い温度とすることができる。
【００４７】
炭素化材料を熱処理温度まで加熱する際の昇温速度や、炭素化材料を熱処理温度で保持する時間（熱処理時間）は、上述の炭素化の場合と同様とすることができる。熱処理は、窒素等の不活性ガス下（例えば、不活性ガスの流通下）で行うことが好ましい。金属除去処理及び熱処理は、２回以上繰り返すこともできる。本触媒は、金属除去処理及び熱処理が施された炭素化材料を粉砕したものとすることもできる。
【００４８】
本触媒は、有機物と金属とを含有する原料の炭素化材料に金属含浸処理及び熱処理を施して得られた炭素触媒とすることもできる。すなわち、この場合、本触媒は、有機物と金属とを含有する原料を炭素化することにより得られた炭素化材料に、金属含浸処理を施し、さらに熱処理を施すことにより得られる。
【００４９】
金属含浸処理は、上述のように原料の炭素化により得られた炭素化材料に金属を含浸させる処理である。炭素化材料に含浸させる金属は、本触媒の活性を阻害しないものであれば特に限られず、任意の１種又は２種以上を使用することができる。
【００５０】
この金属は、例えば、周期表の３族〜１６族からなる群より選択される１種又は２種以上とすることができる。また、金属としては、例えば、遷移金属（周期表の３族から１２族）を好ましく使用することができる。さらに、遷移金属としては、周期表の３族から１２族の第４周期、第５周期又は第６周期に属する金属を好ましく用いることができる。
【００５１】
具体的に、例えば、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ランタン、セリウム、タンタルからなる群より選択される１種又は２種以上を好ましく使用することができ、チタン、鉄、ジルコニウム、ルテニウム、セリウムからなる群より選択される１種又は２種以上をより好ましく使用することができる。
【００５２】
また、金属含浸処理においては、上述の炭素化で使用した原料に含まれる金属とは異なる種類の金属を炭素化材料に含浸させることもできる。すなわち、例えば、アルミニウム、ケイ素、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、インジウム、スズ、ランタン、セリウム、タンタル、鉛からなる群又はチタン、鉄、ジルコニウム、ルテニウム、セリウムからなる群より選択され、且つ上記原料に含まれる金属とは異なる１種又は２種以上を炭素化材料に含浸させることができる。
【００５３】
金属は、当該金属の単体又は当該金属の化合物として使用することができる。金属化合物としては、例えば、金属塩、金属酸化物、金属水酸化物、金属窒化物、金属硫化物、金属炭素化物、金属錯体を使用することができ、金属塩、金属酸化物、金属硫化物、金属錯体を好ましく使用することができる。
【００５４】
炭素化材料に金属を含浸させる方法は、当該炭素化材料の少なくとも表面に当該金属を含浸させることのできるものであれば特に限られず、例えば、当該炭素化材料を、当該金属を含有する溶液に接触させる方法を使用することができる。
【００５５】
すなわち、例えば、金属含有溶液中に炭素化材料を浸漬して保持することにより、当該炭素化材料に金属を含浸させることができる。この場合、煮沸した金属含有溶液中で炭素化材料を保持することもできる。また、金属含有溶液としては、酸性の溶液を使用することもできる。この場合、金属含有溶液のｐＨは、例えば、１以上、６以下とすることができる。
【００５６】
続く熱処理は、上述のように金属が含浸された炭素化材料を所定の温度で保持することにより行う。この金属含浸処理後の熱処理は、上述の金属除去処理後の熱処理と同様に行うことができる。金属含浸処理及び熱処理は２回以上繰り返すこともできる。本触媒は、金属含浸処理及び熱処理が施された炭素化材料を粉砕したものとすることもできる。
【００５７】
本実施形態に係る有害物質分解材（以下、「本分解材」という。）は、上述のような有害物質分解用炭素触媒（本触媒）を含む材料である。すなわち、本分解材は、有害物質を分解する触媒として本触媒を含む。
【００５８】
本分解材は、例えば、担体と、当該担体に担持された本触媒と、を含む。すなわち、本分解材は、例えば、樹脂担体と、当該樹脂担体の表面及び内部に担持された本触媒と、を含むことができる。また、本分解材は、例えば、繊維担体と、当該繊維担体の表面及び内部に担持された本触媒と、を含むことができる。これらの場合、本分解材は、例えば、樹脂担体を構成する樹脂や繊維担体を構成する繊維の融点付近での融着により、当該樹脂担体や繊維担体に本触媒を付着させることにより製造することができる。また、繊維担体の製造時に繊維を織り込む際に、当該繊維間に本触媒を取り込むことにより、本分解材を製造することもできる。なお、繊維担体としては、例えば、紙、綿、樹脂繊維担体等の有機繊維担体を使用することができ、また、無機繊維担体を使用することもできる。
【００５９】
また、本分解材は、例えば、樹脂と本触媒との混合物の成形体とすることができる。この場合、例えば、樹脂を溶融し又は溶媒で溶解し、次いで当該樹脂に本触媒を分散した後、得られた混合物を所定の形状に成形することにより、当該混合物の成形体として本分解材を得ることができる。
【００６０】
また、本分解材は、例えば、無機材料担体と、当該無機材料担体に担持された本触媒と、を含むことができる。この場合、無機材料担体に本触媒を担持する方法は特に限られず、例えば、樹脂による融着、表面処理、ハイブリダイゼーション等により本分解材を製造することができる。また、本分解材は、例えば、フィルター（例えば、ハニカム状のフィルター）と、当該フィルターに充填された本触媒と、を含むことができる。
【００６１】
また、本分解材は、例えば、無機材料と本触媒との混合物の成形体とすることができる。この場合、例えば、無機材料と、本触媒又は本触媒の前駆体とを含み、必要に応じてバインダーを加えた混合物を予備成形し、得られた予備成形体を焼成することにより、当該無機材料と本触媒とを含む焼結体として本分解材を得ることができる。このような無機材料としては、例えば、アルミナ、コージライト等のセラミックス、タイル、ガラスを用いることができる。また、担体として金属を用いることもできる。
【００６２】
本分解材が成形体である場合、当該成形体の形状は特に限られず、例えば、繊維状、棒状、フィルム状、シート状、網状、ハニカム状、プリーツ状、コルゲート状、コルゲートハニカム状、わた状、ウール状、板状、ブロック状、円柱状、多角柱状、粒状、ペレット状、粉状、中空体、発泡体、多孔構造とすることができる。また、本分解材は、例えば、粉末、スラリー、塗料、ケーキ、紙、織物、編地、不織布、フィルター、塗工シート、多層体、ゲル、イオンゲル、イオン液体ゲルとすることもできる。
【００６３】
本実施形態に係る有害物質分解方法（以下、「本方法」という。）は、上述のような有害物質分解用炭素触媒（本触媒）又は有害物質分解材（本分解材）を使用して、有害物質を分解する方法である。
【００６４】
すなわち、本方法においては、例えば、本触媒又は本分解材を、除去すべき有害物質を含有する流体（気体又は液体）と接触させる。具体的に、本方法においては、例えば、本触媒又は本分解材を、ＶＯＣを含有する気体や硫黄化合物を含有する気体と接触させる。このＶＯＣとしては、例えば、上述のとおり、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ノネナール等のアルデヒド類、ギ酸、酢酸、イソ吉草酸等のカルボン酸類、トルエン、キシレン、フェノール、スチレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、アンモニア、トリメチルアミン等のアミン類からなる群より選択される１種又は２種以上が挙げられる。また、硫黄化合物としては、例えば、上述のとおり、硫化水素、硫化メチル、二硫化メチル、メチルメルカプタン、エチルメルカプタンからなる群より選択される１種又は２種以上が挙げられる。
【００６５】
また、本方法においては、例えば、本触媒又は本分解材を、有害物質を含有する液体と接触させる。このような液体としては、例えば、ホルムアルデヒドを含有する水溶液（ホルマリン）や、オゾンを含有する水溶液が挙げられる。したがって、本触媒又は本分解材は、例えば、水質浄化材として使用することができる。なお、溶媒は、有害物質を溶解できるものであれば水に限られない。
【００６６】
このような本触媒、本分解材及び本方法によれば、アルデヒド類等の有害物質を効果的に分解することができる。すなわち、本触媒は、例えば、白金等の貴金属触媒と組み合わせることなく、それ自身が単独でアルデヒド類等の有害物質を分解することができる。したがって、本触媒及び本分解材は、廉価な有害物質分解用触媒又は有害物質分解材として汎用性が高い。
【００６７】
また、従来の活性炭は賦活処理が必要であったのに対し、本触媒は、そのような賦活処理を行うことなく製造することができる。さらに、本触媒は、吸着ではなく分解によってアルデヒド類等の有害物質を除去するため、再生処理を行うことなく、繰り返し使用することができる。
【００６８】
また、光触媒がその触媒活性を発揮する上では、当該光触媒への光照射が必要となるが、本触媒による有害物質の分解には、そのような光照射は必要ない。すなわち、本触媒は、光源のない環境（例えば、遮光下）においても、その炭素構造自身によって、アルデヒド類等の有害物質を効果的に分解することができる。
【００６９】
なお、本触媒又は本分解材の用途としては、例えば、空気清浄装置（例えば、自動車内、トンネル内、無菌室内、庫内、トイレ内に設置される空気清浄装置）、空気清浄フィルター、自動車養生シート（納車前消臭用、フロアマット等）、自動車用排ガス（例えば、ホルムアルデヒドやアセトアルデヒド）浄化装置、燃料電池用排ガス浄化装置、塗装工事養生シート、タバコ臭除去フィルター、マスク、壁材、壁紙、天井材、床材、家具、セルフクリーニング材、日用品、スポンジ、スリッパ、手拭、換気扇フィルター、石油ストーブ、ガスストーブ、センサー、冷蔵庫、化粧版、触媒式燃焼装置、座席の保護カバー、テープ、オゾン除去装置、除湿器、植物繊維ボード、ゴム組成物、コピー機等の画像形成装置（例えば、トナーから排出されるＶＯＣ除去）、コンピュータ等の情報処理装置、ろ材、防毒マスク、梱包材、生ごみ処理機、タイル、衣類、電気集塵装置、衛生陶器、炊飯器、ヘアキャップ、水中のアルデヒド分解、水質浄化装置（ＢＯＤ、ＣＯＤ）、ガス分解電極、土壌改質剤、絵の具、脱臭スプレー、ヘアースプレー、乳児用日用品塗料、染色剤、着色成分除去、不純物除去、未反応物（化学物質、イオン液体等）除去、炉内浄化、オフセット印刷、グラビア印刷、コーター、金属印刷（製罐・コイルコート）、塗装乾燥工程、エナメル電線焼付炉、カラー鋼板、原子力再結合器、下水処理、有機性ガス処理、水処理（上下水道、プール、オゾン水製造機等）、表面処理（液晶、半導体、プラスチックフィルム、金属等）、滅菌・殺菌（食品、医療、医療器具、カラオケマイク等）、掃除機、ペットハウス、ブラインド、土壌改質剤、空気電池、ＰＣＢ分解剤が挙げられる。
【００７０】
また、本触媒又は本分解材の利用場所としては、例えば、屋内、自動車内、内燃機関からの排ガスライン内、輸送機器、分析機器、船舶、飛行機、鉄道車両、施設工事現場内、石油化学プラント、化学工業プラント、食品工業プラント、水素製造改質器内、屋根、外壁、トンネル、土壌、海水、浄水、汚水が挙げられる。
【００７１】
次に、本実施形態に係る具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００７２】
［炭素触媒１（ＰＣｏ）］
１．５ｇのポリアクリロニトリル−ポリメタクリル酸共重合体（ＰＡＮ／ＰＭＡ）を３０ｍＬのジメチルホルムアミドに溶解させた後、さらに１．５ｇの２−メチルイミダゾールと、１．５ｇの塩化コバルト六水和物（ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）（関東化学株式会社製）と、を加え、室温で２時間攪拌した。こうして得られた混合物に、ケッチェンブラック（ＥＣＰ６００ＪＤ、ライオン株式会社製）を、原料に含有される固形分あたり３０重量％となるように加え、乳鉢を用いて混合した。得られた混合物を、６０℃で１２時間、真空乾燥した。【００７３】
さらに、この混合物を大気中で加熱して、３０分間で室温から１５０℃まで昇温し、続いて２時間かけて１５０℃から２２０℃まで昇温した。その後、混合物を２２０℃で３時間保持し、当該混合物の不融化を行った。こうして、炭素化材料の原料を調製した。【００７４】
次に、原料の炭素化を行った。すなわち、上述のように不融化処理した原料を石英管に入れ、イメージ炉にて、２０分間窒素パージし、加熱により１８分かけて室温から９００℃まで昇温した。その後、この原料を９００℃で１時間保持し、炭素化材料を得た。【００７５】
さらに、この炭素化材料を粉砕した。すなわち、遊星ボールミル（Ｐ−７、フリッチュジャパン株式会社製）内に直径が１０ｍｍのジルコニアボールをセットし、当該遊星ボールミルによって炭素化材料を回転速度６５０ｒｐｍで５分間粉砕する処理を１０サイクル行った。その後、粉砕した炭素化材料を取り出し、目開き１０６μｍの篩いを通過した炭素化材料を、粉砕された微粒子状の炭素触媒１（ＰＣｏ）として得た。【００７６】
［炭素触媒２（ＰＣｏＡＷ）］
まず、上述のようにして得られた炭素触媒１（ＰＣｏ）に金属除去処理（酸処理）を施した。すなわち、１ｇの炭素触媒１（ＰＣｏ）に１００ｍＬの濃塩酸を加え、１時間攪拌した。次いで、炭素触媒を沈殿させ、溶液を除去した後、濃塩酸と蒸留水とを１：１（体積比）で混合した溶液を１００ｍＬ加え、１時間攪拌した。炭素触媒を沈殿させ、溶液を除去した後、蒸留水を１００ｍＬ加え、１時間攪拌した。この炭素触媒を含有する溶液を、ろ過膜（孔径１．０μｍ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ製）を使用してろ過し、ろ液が中性になるまで蒸留水で洗浄した。回収された炭素触媒を６０℃で１２時間、真空乾燥させた。さらに、乾燥した炭素触媒を乳鉢で粉砕した。【００７７】
次に、熱処理を行った。すなわち、上述のように金属除去処理を施した炭素触媒を石英管に入れ、イメージ炉にて２０分間窒素パージし、加熱により１４分かけて室温から７００℃まで昇温した。その後、この炭素触媒を７００℃で１時間保持した。【００７８】
さらに、この熱処理後の炭素触媒を粉砕した。すなわち、遊星ボールミル内に直径が１０ｍｍのジルコニアボールをセットし、当該遊星ボールミルによって炭素触媒を回転速度４５０ｒｐｍで５分間粉砕する処理を４サイクル行った。その後、粉砕した炭素触媒を取り出し、目開き１０６μｍの篩いを通過した炭素触媒を、粉砕された微粒子状の炭素触媒２（ＰＣｏＡＷ）として得た。【００７９】
［炭素触媒３（ＰＣｏＦｅＡＷ）］
まず、上述のようにして得られた炭素触媒１（ＰＣｏ）に金属含浸処理を施した。すなわち、３００ｍＬの蒸留水に２ｇの塩化鉄（ＩＩＩ）六水和物（ＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏ）を加えて鉄含有溶液を調製し、当該鉄含有溶液に、２ｇの炭素触媒１（ＰＣｏ）を加え、沸騰させた。そして、沸騰中の鉄含有溶液中で攪拌しながら３時間、炭素触媒に鉄を含浸させた。その後、ろ過膜（孔径１．０μｍ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ製）を使用して、炭素触媒を含む溶液をろ過し、ろ液が中性になるまで蒸留水で洗浄した。回収された炭素触媒を６０℃で１２時間、真空乾燥させた。さらに、乾燥した炭素触媒を乳鉢で粉砕した。【００８０】
次に、熱処理を行った。すなわち、上述のように金属含浸処理を施した炭素触媒を石英管に入れ、イメージ炉にて２０分間窒素パージし、加熱により１４分かけて室温から７００℃まで昇温した。その後、炭素触媒を７００℃で１時間保持した。【００８１】
さらに、この熱処理後の炭素触媒を粉砕した。すなわち、遊星ボールミル内に直径が１０ｍｍのジルコニアボールをセットし、当該遊星ボールミルによって炭素触媒を回転速度４５０ｒｐｍで５分間粉砕する処理を４サイクル行った。その後、粉砕した炭素触媒を取り出し、目開き１０６μｍの篩いを通過した炭素触媒を、粉砕された微粒子状の炭素触媒（ＰＣｏＦｅ）として得た。【００８２】
さらに、こうして得られた炭素触媒（ＰＣｏＦｅ）に金属除去処理（酸処理）を施した。すなわち、１ｇの炭素触媒（ＰＣｏＦｅ）に１００ｍＬの濃塩酸を加え、１時間攪拌した。次いで、炭素触媒を沈殿させ、溶液を除去した後、濃塩酸と蒸留水とを１：１（体積比）で混合した溶液を１００ｍＬ加え、１時間攪拌した。炭素触媒を沈殿させ、溶液を除去した後、蒸留水を１００ｍＬ加え、１時間攪拌した。この炭素触媒を含有する溶液を、ろ過膜（孔径１．０μｍ、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ製）を使用してろ過し、ろ液が中性になるまで蒸留水で洗浄した。回収された炭素触媒を６０℃で１２時間、真空乾燥させた。さらに、乾燥した炭素触媒を乳鉢で粉砕した。【００８３】
次に、熱処理を行った。すなわち、上述のように金属除去処理を施した炭素触媒を石英管に入れ、イメージ炉にて２０分間窒素パージし、加熱により１４分かけて室温から７００℃まで昇温した。その後、この炭素触媒を７００℃で１時間保持した。【００８４】
さらに、この熱処理後の炭素触媒を粉砕した。すなわち、遊星ボールミル内に直径が１０ｍｍのジルコニアボールをセットし、当該遊星ボールミルによって炭素触媒を回転速度４５０ｒｐｍで５分間粉砕する処理を４サイクル行った。その後、粉砕した炭素触媒を取り出し、目開き１０６μｍの篩いを通過した炭素触媒を、粉砕された微粒子状の炭素触媒３（ＰＣｏＦｅＡＷ）として得た。【００８５】
［炭素触媒４（ＣＦＣｏ）］
１ｇのコーヒー出し殻粉末（有限会社燦有機研究所）、１ｇのコハク酸ジヒドラジド（株式会社日本ファインケム製）、１ｇの塩化コバルト六水和物（ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）を１０ｍＬの蒸留水に混合溶解し、得られた溶液を１００℃で１２時間、乾燥させた。さらに、この乾燥により得られた原料を乳鉢で粉砕した。【００８６】
次に、原料の炭素化を行った。すなわち、上述のようにして得られた原料を石英管に入れ、イメージ炉にて２０分間窒素パージし、加熱により９０分かけて室温から９００℃まで昇温した。その後、この原料を９００℃で１時間保持し、炭素化材料を得た。【００８７】
さらに、炭素化材料を乳鉢により粉砕した。その後、粉砕した炭素化材料を取り出し、目開き１０６μｍの篩いを通過した炭素化材料を、粉砕された微粒子状の炭素触媒４（ＣＦＣｏ）として得た。【００８８】
［炭素触媒５（ＡＧＢＣｏ）］
５ｇの黒鉛ＡＧ．Ｂ（伊藤黒鉛工業株式会社製）、５ｇのコハク酸ジヒドラジド（株式会社日本ファインケム製）、５ｇの塩化コバルト六水和物（ＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏ）を５０ｍＬの蒸留水に混合溶解した。こうして得られた溶液を１００℃で１２時間、乾燥させ、さらに乳鉢で粉砕して、原料を得た。【００８９】
次に、上述のようにして得られた原料を石英管に入れ、管状炉にて２０分間窒素パージし、窒素雰囲気中で加熱により９０分かけて室温から９００℃まで昇温した。その後、この原料を９００℃で１時間保持した。こうして原料の炭素化を行った。【００９０】
さらに、こうして得られた炭素材料を乳鉢により粉砕した。その後、粉砕した炭素材料を取り出し、目開き１０６μｍの篩にかけた。そして、篩を通過した炭素材料を、粉砕された微粒子状の炭素触媒５（ＡＧＢＣｏ）として得た。【００９１】
［炭素触媒６（ＡＡＳＣｏ）］
１ｇの黒鉛ＡＧ．Ｂ（伊藤黒鉛工業株式会社製）、５ｇの２０重量％ポリアクリルアミド系紙力剤（星光ＰＭＣ株式会社製）、１ｇの硫酸コバルト七水和物（ＣｏＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）を混合し、得られた粘調溶液を８０℃で１２時間、乾燥させた。【００９２】
次に、原料の炭素化を行った。すなわち、上述のようにして得られた原料を石英管に入れ、イメージ炉にて２０分間窒素パージし、加熱により９０分かけて室温から９００℃まで昇温した。その後、この原料を９００℃で１時間保持し、炭素化材料を得た。【００９３】
さらに、炭素化材料を乳鉢により粉砕した。その後、粉砕した炭素化材料を取り出し、目開き１０６μｍの篩いを通過した炭素化材料を、粉砕された微粒子状の炭素触媒６（ＡＡＳＣｏ）として得た。【００９４】
［アルミナ／炭素触媒（Ａ／ＰＣｏ）］
上述のようにして得られた炭素触媒１（ＰＣｏ）２．５ｇ、α−アルミナ（α-Ａｌ２Ｏ３、和光純薬工業株式会社製）２．５ｇ、バインダー（４８％ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）水分散液、ＪＳＲ株式会社製）０．４０ｇ、増粘剤（２％ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）水溶液、ダイセル化学工業株式会社製）４．４８ｇ、及び蒸留水１ｇを乳鉢で混合し、得られた混合物を１００℃で乾燥させブロック状に成形した。【００９５】
次に、ブロック状成形物の炭素化を行った。すなわち、上述のようにして得られた成形物を石英管に入れ、イメージ炉にて２０分間窒素パージし、加熱により９０分かけて室温から９００℃まで昇温した。その後、この成形物を９００℃で１時間保持し、ブロック状の焼結体（アルミナと炭素触媒１との複合体）をアルミナ／炭素触媒（Ａ／ＰＣｏ）として得た。【００９６】
［アルデヒド分解試験］
上述のようにして得られた炭素触媒１〜６及びアルミナ／炭素触媒を使用して、ホルムアルデヒドの分解試験を行った。すなわち、１００ｍｇの炭素触媒１〜６又は２００ｍｇのアルミナ／炭素触媒を２５℃でテドラーバッグ中に収納するとともに、当該テドラーバッグに、ホルムアルデヒドを１０００ｐｐｍの濃度で含有する空気５Ｌを注入した。【００９７】
２４時間後、テドラーバッグ内のホルムアルデヒドの濃度と、当該ホルムアルデヒドが分解されることにより発生する二酸化炭素の濃度と、を測定した。ホルムアルデヒドの濃度は、ホルムアルデヒド用検知管（株式会社ガステック製）で測定した。二酸化炭素の濃度は、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ−２０１４、株式会社島津製作所製）で測定し、測定値から大気中（テドラーバッグ外）の二酸化炭素の濃度を減じた値として得た。【００９８】
そして、ホルムアルデヒド分解率（％）を次の式；ホルムアルデヒド分解率（％）＝（２４時間後の二酸化炭素濃度（ｐｐｍ）／初期のホルムアルデヒド濃度（ｐｐｍ））×１００；により求めた。また、ホルムアルデヒド消失率（％）を次の式；ホルムアルデヒド消失率（％）＝［（初期のホルムアルデヒド濃度（ｐｐｍ）−２４時間後のホルムアルデヒド濃度（ｐｐｍ））／初期のホルムアルデヒド濃度（ｐｐｍ）］×１００；により求めた。さらに、ホルムアルデヒド吸着率（％）を次の式；ホルムアルデヒド吸着率（％）＝ホルムアルデヒド消失率（％）−ホルムアルデヒド分解率（％）；により求めた。【００９９】
また、炭素触媒の代わりに、比較材料１（ＡＣ）として高比表面積活性炭（ＭＳＣ３０、関西熱化学株式会社製）１００ｍｇを使用し、又は比較材料２（ＣｏＯ）として酸化コバルト（ＣｏＯ、シーアイ化成株式会社製）１００ｍｇを使用して、同様にホルムアルデヒドの分解試験を行った。【０１００】
なお、炭素触媒１（ＰＣｏ）、炭素触媒２（ＰＣｏＡＷ）、炭素触媒３（ＰＣｏＦｅＡＷ）、炭素触媒４（ＣＦＣｏ）、炭素触媒５（ＡＧＢＣｏ）、炭素触媒６（ＡＡＳＣｏ）及びアルミナ／炭素触媒（Ａ／ＰＣｏ）の重量を分解試験の前後で測定した結果、いずれの炭素触媒及びアルミナ／炭素触媒の重量も変化しなかった。【０１０１】
アルデヒド分解試験の結果を図１に示す。図１には、炭素触媒１〜６、アルミナ／炭素触媒（Ａ／ＰＣｏ）及び比較材料１，２の各々について、２４時間後のホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）濃度（ｐｐｍ）、二酸化炭素（ＣＯ２）濃度（ｐｐｍ）、ホルムアルデヒド分解率（％）、ホルムアルデヒド消失率（％）及びホルムアルデヒド吸着率（％）を示している。【０１０２】
図１に示すように、炭素触媒１〜６及びアルミナ／炭素触媒のホルムアルデヒド分解率は、７５〜１００％であった。すなわち、炭素触媒１〜６及びアルミナ／炭素触媒はいずれも、優れたアルデヒド分解活性を有することが確認された。なお、炭素触媒１〜６及びアルミナ／炭素触媒のホルムアルデヒド吸着率は、０〜１２％に過ぎなかった。【０１０３】
また、金属除去処理（酸処理）が施された炭素触媒２（ＰＣｏＡＷ）及び炭素触媒３（ＰＣｏＦｅＡＷ）によっても高いアルデヒド分解率が得られた。したがって、炭素触媒１〜６及びアルミナ／炭素触媒のアルデヒド分解活性は、その炭素構造自体の活性であると考えられた。【０１０４】
一方、比較材料１（ＡＣ）及び比較材料２（ＣｏＯ）を使用した場合には、ホルムアルデヒドは分解されなかった（図１における「Ｎ．Ｄ．」は検出されなかったことを示す。）。活性炭である比較材料１（ＡＣ）を使用した場合には、高いホルムアルデヒド消失率が得られたが、これは、高いホルムアルデヒド吸着率にも示されるように、当該活性炭によるホルムアルデヒドの吸着によるものであった。また、酸化コバルトからなる比較材料２（ＣｏＯ）を使用した場合には、ホルムアルデヒドはほとんど除去されなかった。
【実施例２】
【０１０５】
［アルデヒド分解繰り返し試験］
上述の実施例１でアルデヒド分解試験に使用した炭素触媒１（ＰＣｏ）及び比較材料１（ＡＣ）について、繰り返し使用におけるアルデヒド分解（除去）能を評価した。【０１０６】
すなわち、炭素触媒１（ＰＣｏ）及び比較材料１（ＡＣ）を使用して、上述の実施例１と同様のアルデヒド分解試験を繰り返し行った。具体的に、まず、炭素触媒１（ＰＣｏ）又は比較材料１（ＡＣ）を収納したテドラーバッグ内にホルムアルデヒドを１０００ｐｐｍの濃度で含有する空気を注入し、２４時間後のホルムアルデヒド及び二酸化炭素の濃度を測定し、その後、当該テドラーバッグ中の気体を除去した。そして、炭素触媒１（ＰＣｏ）及び比較材料１（ＡＣ）の再生処理を行うことなく、テドラーバッグ内にホルムアルデヒドを１０００ｐｐｍの濃度で含有する空気を再び注入し、２４時間後のホルムアルデヒド及び二酸化炭素の濃度を測定し、その後、当該テドラーバッグ中の気体を除去した。このような試験サイクルを、炭素触媒１（ＰＣｏ）及び比較材料１（ＡＣ）の再生処理を行うことなく繰り返した。【０１０７】
アルデヒド分解繰り返し試験の結果を図２に示す。図２には、炭素触媒１（ＰＣｏ）及び比較材料１（ＡＣ）について、各繰り返し回数の試験における、２４時間後のホルムアルデヒド濃度（ｐｐｍ）、二酸化炭素濃度（ｐｐｍ）、ホルムアルデヒド分解率（％）、ホルムアルデヒド消失率（％）及びホルムアルデヒド吸着率（％）を示している。【０１０８】
図２に示すように、炭素触媒１（ＰＣｏ）を使用した場合には、繰り返し回数３０回まで、９１〜１００％という高いホルムアルデヒド分解率が得られた。すなわち、炭素触媒１（ＰＣｏ）は、再生処理を施すことなく、繰り返しアルデヒドを分解できることが確認された。【０１０９】
一方、活性炭である比較材料１（ＡＣ）を使用した場合には、１回目の試験におけるホルムアルデヒド消失率が９０％であったのに対し、２回目の試験におけるホルムアルデヒド消失率は顕著に低下して１０％となった。すなわち、比較材料１（ＡＣ）を使用した場合には、再生処理を施すことなく、繰り返しアルデヒドを除去することができなかった。
【実施例３】
【０１１０】
［遮光下でのアルデヒド分解試験］
上述の実施例１で得られた炭素触媒１（ＰＣｏ）のアルデヒド分解活性を光触媒のそれと比較した。すなわち３０ｍｇの炭素触媒１（ＰＣｏ）を２５℃でテドラーバッグ中に収納し、遮光ボックスで遮光した後、当該テドラーバッグに、ホルムアルデヒドを含有する空気を注入して、当該テドラーバッグ中のホルムアルデヒド濃度を４０ｐｐｍに調節した。【０１１１】
その後、テドラーバッグ内の気体を所定時間おきにサンプリングし、サンプリングされた気体中のホルムアルデヒド濃度をホルムアルデヒド用検知管（株式会社ガステック製）で測定した。【０１１２】
そして、ホルムアルデヒド残存率（％）を次の式；ホルムアルデヒド残存率（％）＝（各サンプリング時間でのホルムアルデヒド濃度（ｐｐｍ）／初期のホルムアルデヒド濃度（ｐｐｍ））×１００；により求めた。【０１１３】
また、炭素触媒１（ＰＣｏ）の代わりに、３０ｍｇの光触媒（ＴＰ−Ｓ２０１、住友化学株式会社製）を使用して、同様に、遮光下でホルムアルデヒドの分解試験を行った。また、炭素触媒の代わりに、３０ｍｇの光触媒を使用して、紫外線（ＵＶ）照射下で同様のホルムアルデヒド分解試験を行った。なお、ＵＶ照射は、ブラックライトを使用し、光触媒に対してＵＶを０．１ｍＷ／ｃｍ２の強度で照射することにより行った。【０１１４】
アルデヒド分解試験の結果を図３に示す。図３において、横軸は試験を開始してからの時間（ｈ）を示し、縦軸はホルムアルデヒド残存率（％）を示す。また、丸印は遮光下で炭素触媒１（ＰＣｏ）を使用した場合の結果を示し、三角印は遮光下で光触媒を使用した場合の結果を示し、四角印はＵＶ照射下で光触媒を使用した場合の結果を示す。【０１１５】
図３に示すように、遮光下の光触媒はホルムアルデヒドを十分に除去できなかったのに対し、遮光下の炭素触媒１（ＰＣｏ）及びＵＶ照射下の光触媒を使用した場合には、２４時間でホルムアルデヒドを完全に除去することができた。【０１１６】
さらに、遮光下における炭素触媒１（ＰＣｏ）のアルデヒド分解速度は、ＵＶ照射下における光触媒のそれよりも大きかった。すなわち、炭素触媒１（ＰＣｏ）は、光触媒に比べても、優れたアルデヒド分解活性を有することが確認された。
【実施例４】
【０１１７】
［硫黄化合物分解繰り返し試験］
上述の実施例１でアルデヒド分解試験に使用した炭素触媒１（ＰＣｏ）及び比較材料１（ＡＣ）について、繰り返し使用における硫化水素分解（除去）能を評価した。【０１１８】
すなわち、テドラーバッグ内に注入するガスとしてホルムアルデヒドに代えて硫化水素を使用し、当該テドラーバッグ内における硫化水素の初期濃度を５００ｐｐｍとした以外は、炭素触媒１（ＰＣｏ）及び比較材料１（ＡＣ）を使用する上述の実施例２と同様にして、硫化水素分解の繰り返し試験を行った。硫化水素の濃度の測定は、テドラーバッグ内の気体を所定時間おきにサンプリングし、サンプリングされた気体中の硫化水素濃度を硫化水素用検知管（株式会社ガステック製）で測定することにより行った。【０１１９】
硫黄化合物分解繰り返し試験の結果を図４に示す。図４には、炭素触媒１（ＰＣｏ）及び比較材料１（ＡＣ）について、各繰り返し回数の試験における、２４時間後の硫化水素（Ｈ２Ｓ）濃度（ｐｐｍ）及び硫化水素消失率（％）を示している。【０１２０】
なお、硫化水素消失率（％）は次の式；硫化水素消失率（％）＝［（初期の硫化水素濃度（ｐｐｍ）−２４時間後の硫化水素濃度（ｐｐｍ））／初期の硫化水素濃度（ｐｐｍ）］×１００；により求めた。【０１２１】
図４に示すように、炭素触媒１（ＰＣｏ）を使用した場合には、繰り返し回数２０回まで、全て硫化水素消失率は１００％であった。すなわち、炭素触媒１（ＰＣｏ）は、再生処理を施すことなく、繰り返し硫化水素を分解できることが確認された。【０１２２】
一方、活性炭である比較材料１（ＡＣ）を使用した場合には、１回目の試験における硫化水素消失率が９０％であったのに対し、２回目及び３回目の試験における硫化水素消失率は、それぞれ４０％及び１０％と順次低下した。すなわち、比較材料１（ＡＣ）を使用した場合には、再生処理を施すことなく、繰り返し硫化水素を十分に除去することができなかった。
【実施例５】
【０１２３】
［ホルマリン分解試験］
蒸留水で１０倍希釈した局方ホルマリン（ホルムアルデヒド水溶液）（和光純薬工業株式会社製）１ｍＬ中に、上述の実施例１で得られた炭素触媒１（ＰＣｏ）０．０５ｇを投入し、室温で２４時間攪拌した。【０１２４】
そして、上述のように炭素触媒１で処理した後の１０倍希釈ホルマリンと、何ら処理していない１０倍希釈ホルマリンと、をＨＰＬＣ（Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）分析装置（２６９５  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｍｏｄｕｌｅ、Ｗａｔｅｒｓ社製）を用いて分析した。このＨＰＬＣ分析装置は、ＨＰＬＣカラム（Ａｔｌａｎｔｉｓ  Ｔ３  ５μｍ  ４．６×１５０ｍｍ  ｃｏｌｕｍｎ、Ｗａｔｅｒｓ社製）及び検出器（２４１４  ＲＩ、Ｗａｔｅｒｓ社製）を備えていた。試料の注入量は１０μＬとし、移動相として水を用い、流速は１ｍＬ／分とした。【０１２５】
図５には、ＨＰＬＣ分析により得られたクロマトグラムを示す。図５に示すように、未処理のホルマリンにおいては、ホルムアルデヒド由来の大きなピークが検出されたのに対して、炭素触媒１で処理したホルマリンにおいては、当該ホルムアルデヒド由来のピークが消失し、新たに反応生成物由来と考えられるピークが現れた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月26日(2011.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物と金属とを混合して調製された原料の炭素化により得られた炭素化材料から構成され、有害物質を分解する触媒活性を有する
ことを特徴とする有害物質分解用炭素触媒。
【請求項２】
前記有害物質は、悪臭物質である
ことを特徴とする請求項１に記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項３】
前記有害物質は、揮発性有機化合物である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項４】
前記揮発性有機化合物は、アルデヒド類及びその酸化物である
ことを特徴とする請求項３に記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項５】
前記悪臭物質は、硫黄化合物である
ことを特徴とする請求項２に記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
前記原料は、さらに炭素材料を含有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項８】
前記金属は、遷移金属である
ことを特徴とする請求項１乃至５及び７のいずれかに記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項９】
請求項１乃至５、７及び８のいずれかに記載の有害物質分解用炭素触媒を含む
ことを特徴とする有害物質分解材。
【請求項１０】
請求項１乃至５、７及び８のいずれかに記載の有害物質分解用炭素触媒又は請求項９に記載の有害物質分解材を使用して、有害物質を分解する
ことを特徴とする有害物質分解方法。
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月6日(2012.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物とコバルトとを含有する原料の炭素化により得られた炭素化材料から構成され、
アルデヒド類又は硫黄化合物を分解する触媒活性を有する
ことを特徴とする有害物質分解用炭素触媒。
【請求項２】
前記原料は、さらに炭素材料を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載された有害物質分解用炭素触媒。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の有害物質分解用炭素触媒を含む
ことを特徴とする有害物質分解材。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の有害物質分解用炭素触媒又は請求項３に記載の有害物質分解材を使用して、有害物質を分解する
ことを特徴とする有害物質分解方法。
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物とコバルトとを含有する原料の炭素化により得られた炭素化材料から構成され、
アルデヒド類又は硫黄化合物を分解する触媒活性を有する
ことを特徴とするアルデヒド類又は硫黄化合物分解用炭素触媒。
【請求項２】
前記原料は、さらに炭素材料を含有する
ことを特徴とする請求項１に記載されたアルデヒド類又は硫黄化合物分解用炭素触媒。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアルデヒド類又は硫黄化合物分解用炭素触媒を含む
ことを特徴とするアルデヒド類又は硫黄化合物分解材。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のアルデヒド類又は硫黄化合物分解用炭素触媒又は請求項３に記載のアルデヒド類又は硫黄化合物分解材を使用して、アルデヒド類又は硫黄化合物を分解する
ことを特徴とするアルデヒド類又は硫黄化合物分解方法。
【国際調査報告】
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